Yakıt - Fuel
Bir yakıt , termal enerji olarak enerji salınması için diğer maddeler ile tepkimeye sokulabilir ya da kullanılacak herhangi bir malzemedir çalışma . Konsept başlangıçta yalnızca kimyasal enerjiyi serbest bırakabilen malzemelere uygulandı, ancak o zamandan beri nükleer enerji ( nükleer fisyon ve nükleer füzyon yoluyla) gibi diğer ısı enerjisi kaynaklarına da uygulandı .
Yakıtların tepkimeleri sonucu açığa çıkan ısı enerjisi , bir ısı motoru vasıtasıyla mekanik enerjiye dönüştürülebilir . Diğer zamanlarda, ısı kendisi, sıcaklık için değerli olan pişirme ya da endüstriyel prosesler, hem de eşlik ettiği aydınlatma yanma . Yakıtlar de kullanılan hücreler arasında organizmalar olarak bilinen bir işlemde , hücresel solunum organik moleküller kullanılabilir enerjiyi serbest bırakmak için oksitlenir. Hidrokarbonlar ve ilgili organik moleküller, insanlar tarafından kullanılan en yaygın yakıt kaynağıdır, ancak radyoaktif metaller de dahil olmak üzere diğer maddeler de kullanılır.
Yakıtlar, elektrik enerjisini ( piller ve kapasitörler gibi ) veya mekanik enerjiyi ( volanlar , yaylar, sıkıştırılmış hava veya bir rezervuardaki su gibi) doğrudan serbest bırakanlar gibi potansiyel enerji depolayan diğer maddeler veya cihazlarla karşılaştırılır .
Tarih
Yakıtın bilinen ilk kullanımı, yaklaşık iki milyon yıl önce Homo erectus tarafından odun veya çubukların yakılmasıydı . İnsanlık tarihinin çoğu boyunca, insanlar tarafından yalnızca bitkilerden veya hayvansal yağlardan elde edilen yakıtlar kullanıldı. Bir ahşap türevi olan kömür , metalleri eritmek için en az 6.000 BCE'den beri kullanılmaktadır. Avrupa ormanları 18. yüzyılda tükenmeye başladığından, bunun yerini yalnızca kömürden elde edilen kok aldı . Kömür briketleri artık barbekü pişirmek için yakıt olarak yaygın olarak kullanılmaktadır .
Ham petrol edilmiş damıtılmış ile Pers kimyagerler oluşanlar gibi Arap el kitaplarında verilen net açıklamaları ile Muhammed Zekeriya Razi . Ham petrolün/petrolün kerosene ve diğer hidrokarbon bileşiklerine damıtılması sürecini Kitab al-Asrar'ında ( Sırlar Kitabı ) anlattı . Gazyağı da aynı dönemde petrol şistinden ve bitümden , daha sonra damıtılan yağı çıkarmak için kayayı ısıtarak üretildi . Rāzi ayrıca ham mineral yağ kullanan bir gazyağı lambasının ilk tanımını verdi ve ona "naffatah" adını verdi.
Bağdat sokakları , bölgedeki doğal alanlardan erişilebilen petrolden elde edilen katranla kaplandı . 9. yüzyılda, modern Bakü , Azerbaycan çevresindeki bölgede petrol yatakları işletildi . Bu sahalar 10. yüzyılda Arap coğrafyacı Ebu'l-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī ve 13. yüzyılda bu kuyuların çıkışını yüzlerce gemi yükü olarak tanımlayan Marco Polo tarafından tanımlanmıştır.
Yanma yoluyla serbest bırakılabilen kimyasal enerji formundaki enerjiyle , ancak 1769'da Birleşik Krallık'ta buhar motorunun konseptinin geliştirilmesiyle , kömür bir güç kaynağı olarak daha yaygın bir şekilde kullanılmaya başlandı . Kömür daha sonra gemileri ve lokomotifleri sürmek için kullanıldı . 19. yüzyıla gelindiğinde, Londra'da sokak aydınlatması için kömürden çıkarılan gaz kullanılıyordu . 20. ve 21. yüzyıllarda, kömürün birincil kullanımı elektrik üretmektir ve 2005 yılında dünyanın elektrik enerjisi arzının %40'ını sağlamaktadır.
Fosil yakıtlar, su gücü gibi geleneksel enerji kaynaklarından daha konsantre ve esnek oldukları için Sanayi Devrimi sırasında hızla benimsendi. Onlar dünyanın birçok ülkede üretim gücüne amacıyla fosil yakıtların yanma, fakat birlikte, bizim çağdaş toplumun bir önemli parçası haline gelmiştir gözünden düşen nedeniyle küresel ısınma onları yanan kaynaklanır ve ilgili etkiler.
Şu anda eğilim, alkoller gibi biyoyakıtlar gibi yenilenebilir yakıtlara doğru olmuştur .
Kimyasal
Kimyasal yakıtlar, etraflarındaki maddelerle, özellikle de yanma süreciyle reaksiyona girerek enerji açığa çıkaran maddelerdir . Yanma sırasında açığa çıkan kimyasal enerjinin çoğu yakıtın kimyasal bağlarında değil, moleküler oksijenin zayıf çift bağında depolanır.
Kimyasal yakıtlar ikiye ayrılır. Birincisi, katı, sıvı veya gaz olarak fiziksel özelliklerine göre. İkincisi, oluşumlarına göre: birincil (doğal yakıt) ve ikincil (yapay yakıt) . Bu nedenle, kimyasal yakıtların genel bir sınıflandırması şöyledir:
|Birincil (doğal)||İkincil (yapay)|
|Katı yakıtlar||odun , kömür , turba , gübre vb.||kok , kömür|
|Sıvı yakıtlar||petrol||dizel , benzin , gazyağı , LPG , kömür katranı , nafta , etanol|
|gaz yakıtlar||doğal gaz||hidrojen , propan , metan , kömür gazı , su gazı , yüksek fırın gazı, kok fırını gazı, CNG|
Katı yakıt
Katı yakıt, enerji üretmek ve ısıtma sağlamak için yakıt olarak kullanılan ve genellikle yanma yoluyla salınan çeşitli katı malzeme türlerini ifade eder . Katı yakıtlar arasında odun , odun kömürü , turba , kömür , hekzamin yakıt tabletleri ve odundan (bakınız odun peletleri ), mısır , buğday , çavdar ve diğer tahıllardan yapılan peletler yer alır . Katı yakıtlı roket teknolojisi ayrıca katı yakıt kullanır (bkz. katı yakıtlar ). Katı yakıtlar, insanlık tarafından uzun yıllardır ateş oluşturmak için kullanılmıştır . Kömür, yakma fırınlarından buhar motorlarını çalıştırmaya kadar sanayi devrimini mümkün kılan yakıt kaynağıydı . Ahşap ayrıca buharlı lokomotifleri çalıştırmak için yaygın olarak kullanıldı . Günümüzde elektrik üretiminde hem turba hem de kömür kullanılmaktadır . Bazı kentsel alanlarda bazı katı yakıtların (örneğin kömür) kullanımı, güvenli olmayan toksik emisyon seviyeleri nedeniyle kısıtlanmış veya yasaklanmıştır. Diğer katı yakıtların odun olarak kullanımı, ısıtma teknolojisi ve kaliteli yakıt bulunabilirliği arttıkça azalmaktadır. Bazı bölgelerde dumansız kömür genellikle kullanılan tek katı yakıttır. İrlanda'da turba briketleri dumansız yakıt olarak kullanılır. Kömür ateşi yakmak için de kullanılırlar.
Sıvı yakıtlar
Sıvı yakıtlar , genellikle kinetik enerji üreten, mekanik enerji oluşturmak için kullanılabilen yanıcı veya enerji üreten moleküllerdir . Ayrıca bulundukları kabın şeklini de almalıdırlar; sıvı yakıtların dumanları yanıcıdır, sıvılar değil.
Yaygın olarak kullanılan sıvı yakıtların çoğu , yerkabuğunun içindeki ısı ve basınca maruz kalan ölü bitki ve hayvanların fosilleşmiş kalıntılarından elde edilir . Ancak hidrojen yakıtı ( otomotiv kullanımları için), etanol , jet yakıtı ve biyodizel gibi tümü sıvı yakıt olarak sınıflandırılan çeşitli türleri vardır . Emülsifiye yakıtlar gibi su içinde yağ, orimülsiyon , sıvı yakıtlar gibi ağır yağ fraksiyonları kullanılabilir hale getirmek için bir yol olarak geliştirilmiştir. Birçok sıvı yakıt, ulaşım ve ekonomide birincil rol oynamaktadır.
Sıvı yakıtların ortak özelliklerinden bazıları, taşınmasının kolay olması ve kolaylıkla ele alınabilmesidir. Ayrıca tüm mühendislik uygulamaları ve ev kullanımı için nispeten kolaydır. Gazyağı gibi yakıtlar bazı ülkelerde, örneğin Hindistan'da ev kullanımı için devlet tarafından sübvanse edilen dükkanlarda karneyle dağıtılır.
Geleneksel dizel , petrolden çıkarılan alifatik hidrokarbonların bir karışımı olması bakımından benzine benzer . Gazyağı, gazyağı lambalarında ve yemek pişirmek, ısıtmak ve küçük motorlar için yakıt olarak kullanılır . Esas olarak metandan oluşan doğal gaz , yalnızca çok düşük sıcaklıklarda (basınçtan bağımsız olarak) bir sıvı olarak var olabilir, bu da çoğu uygulamada sıvı yakıt olarak doğrudan kullanımını sınırlar. LP gazı , her ikisi de standart atmosfer koşulları altında kolayca sıkıştırılabilen gazlar olan propan ve bütan karışımıdır . Sıkıştırılmış doğal gazın (CNG) birçok avantajını sunar ancak havadan daha yoğundur, temiz yanmaz ve çok daha kolay sıkıştırılır. Yemek pişirmek ve alan ısıtmak için yaygın olarak kullanılan LP gazı ve sıkıştırılmış propan, motorlu araçlarda artan bir kullanım görmektedir. Propan, dünya çapında en yaygın kullanılan üçüncü motor yakıtıdır.
yakıt gazı
Yakıt gazı, normal koşullar altında gaz halinde olan bir dizi yakıttan herhangi biridir . Birçok yakıt gazı, hidrokarbonlardan ( metan veya propan gibi ), hidrojen , karbon monoksit veya bunların karışımlarından oluşur. Bu tür gazlar, çıkış noktasından doğrudan tüketim yerine borular yoluyla kolaylıkla iletilebilen ve dağıtılabilen potansiyel ısı enerjisi veya ışık enerjisi kaynaklarıdır . Yakıt gazı, sıvı yakıtlar ve katı yakıtlardan farklıdır , ancak bazı yakıt gazları depolama veya taşıma için sıvılaştırılır . Gazlı yapıları, katı yakıtı taşımanın zorluğundan ve sıvı yakıtların doğasında bulunan dökülme tehlikelerinden kaçınarak avantajlı olabilirken, tehlikeli de olabilir. Bir yakıt gazının tespit edilememesi ve belirli alanlarda birikmesi, gaz patlaması riskine yol açması mümkündür . Bu nedenle, odorizers bir ayrı kokusu ile tespit edilebilir, böylece en az yakıt gazı eklenir. Mevcut kullanımda en yaygın yakıt gazı türü doğal gazdır .
biyoyakıtlar
Biyoyakıt , geniş anlamda biyokütleden oluşan veya biyokütleden türetilen katı, sıvı veya gaz yakıt olarak tanımlanabilir . Biyokütle, biyokütle yakıtı olarak bilinen doğrudan ısıtma veya güç için de kullanılabilir . Biyoyakıt, örneğin bitkiler gibi hızla yenilenebilen herhangi bir karbon kaynağından üretilebilir. Biyoyakıt üretimi için birçok farklı bitki ve bitki kaynaklı malzeme kullanılmaktadır.
Belki de insanlar tarafından kullanılan en eski yakıt odundur. Kanıtlar, kontrollü ateşin 1,5 milyon yıl öncesine kadar Güney Afrika Swartkrans'ta kullanıldığını gösteriyor . Alanlarda hem Australopithecus hem de erken bir Homo türü bulunduğundan , hangi hominid türlerinin ateşi ilk kez kullandığı bilinmiyor . Yakıt olarak odun, başka kaynaklar tarafından birçok amaç için yerini almasına rağmen, günümüze kadar kullanımda kalmıştır. Odun 10–20 MJ / kg enerji yoğunluğuna sahiptir .
Son zamanlarda otomotiv taşımacılığında kullanılmak üzere biyoyakıtlar geliştirildi (örneğin Biyoetanol ve Biyodizel ), ancak bu yakıtların ne kadar karbon verimli olduğu konusunda yaygın bir kamuoyu tartışması var.
Fosil yakıtlar
Fosil yakıtlar, yüz milyonlarca yıl boyunca yerkabuğunda oksijen yokluğunda yüksek ısı ve basınca maruz bırakılarak eski bitki ve hayvanların fosilleşmiş kalıntılarından oluşan , başta kömür ve petrol ( sıvı petrol veya doğal gaz ) olmak üzere hidrokarbonlardır . Genel olarak, fosil yakıt terimi , katran kumları gibi tamamen biyolojik kaynaklardan elde edilmeyen hidrokarbon içeren doğal kaynakları da içerir . Bu son kaynaklar mineral yakıtlar olarak bilinir .
Fosil yakıtlar yüksek oranda karbon içerir ve kömür , petrol ve doğal gazı içerir . Bunlar , metan gibi düşük karbon : hidrojen oranlarına sahip uçucu malzemelerden , sıvı petrole ve antrasit kömürü gibi neredeyse saf karbondan oluşan uçucu olmayan malzemelere kadar uzanır . Metan, hidrokarbon alanlarında tek başına, petrolle ilişkili olarak veya metan klatratlar şeklinde bulunabilir . Milyonlarca yıl boyunca yerkabuğunda ısı ve basınca maruz bırakılarak ölü bitkilerin fosilleşmiş kalıntılarından oluşan fosil yakıtlar . Bu biyojenik teori ilk olarak 1556'da Alman bilim adamı Georg Agricola ve daha sonra 18. yüzyılda Mikhail Lomonosov tarafından tanıtıldı .
Enerji Bilgi İdaresi tarafından 2007 yılında birincil enerji kaynaklarının dünyadaki birincil enerji tüketiminde %36,0'ı petrol, %27,4'ü kömür, %23,0'ı doğal gaz olmak üzere fosil yakıtların %86,4'lük bir paya sahip olduğu tahmin edilmiştir . 2006 yılında fosil olmayan kaynaklar arasında %6,3 oranında hidroelektrik , % 8,5 nükleer ve %0,9 oranında diğer kaynaklar ( jeotermal , güneş , gelgit , rüzgar , odun , atık ) bulunmaktadır. Dünya enerji tüketimi yılda yaklaşık %2,3 büyüyordu.
Fosil yakıtlar yenilenemez kaynaklardır çünkü oluşmaları milyonlarca yıl alır ve rezervler yenilerinin üretilmesinden çok daha hızlı tükenmektedir. O halde bu yakıtları muhafaza etmeli ve akıllıca kullanmalıyız. Fosil yakıtların üretimi ve kullanımı çevresel kaygıları artırmaktadır. Bu nedenle, artan enerji ihtiyaçlarının karşılanmasına yardımcı olmak için yenilenebilir enerji üretimine yönelik küresel bir hareket devam etmektedir. Fosil yakıtların yakılması yılda yaklaşık 21,3 milyar ton (21,3 gigaton ) karbondioksit (CO 2 ) üretir, ancak doğal süreçlerin bu miktarın yalnızca yarısını emebileceği tahmin edilmektedir, bu nedenle net 10,65 milyar ton artış vardır. yılda atmosferik karbondioksit (bir ton atmosferik karbon, 44/12 veya 3,7 ton karbondioksite eşittir). Karbondioksit biridir sera gazlarının geliştirir olduğunu radyoaktif baskısı ve katkıda bulunur küresel ısınma neden ortalama yüzey sıcaklığı Dünya'nın tepki yükselmeye, iklim bilimcilerin büyük çoğunluğu başlıca neden olacaktır katılıyorum olumsuz etkilere . Yakıtlar bir enerji kaynağıdır.
Enerji
Farklı yakıt türlerinden elde edilen enerji miktarı, stokiyometrik orana , yakıtın tam yanmasını sağlamak için kimyasal olarak doğru hava ve yakıt oranına ve özgül enerjisine , birim kütle başına enerjiye bağlıdır.
|Yakıt||Özgül enerji (MJ/kg)||AFR stok.||UZAK stoich.||Enerji @ λ=1 (MJ/kg (Hava) )|
|Dizel||48||14.5 : 1||0.069 : 1||3.310|
|etanol||26.4||9: 1||0.111 : 1||2.933|
|Benzin||46.4||14.7 : 1||0.068 : 1||3.156|
|Hidrojen||142||34.3 : 1||0.029 : 1||4.140|
|Gazyağı||46||15.6 : 1||0.064 : 1||2.949|
|LPG||46.4||17.2 : 1||0.058 : 1||2.698|
|Metanol||19.7||6.47 : 1||0.155 : 1||3.045|
|Metan||55.5||17.2 : 1||0.058 : 1||3.219|
|nitrometan||11.63||1.7 : 1||0.588 : 1||6.841|
Nükleer
Nükleer yakıt, nükleer enerji elde etmek için tüketilen herhangi bir malzemedir . Teknik olarak tüm maddeler nükleer yakıt olabilir çünkü doğru koşullar altında herhangi bir element nükleer enerji açığa çıkarır, ancak yaygın olarak nükleer yakıt olarak adlandırılan malzemeler aşırı baskı altında kalmadan enerji üretecek maddelerdir. Nükleer yakıt, nükleer enerji elde etmek için nükleer fisyon veya füzyonla 'yakılabilen' bir malzemedir . Nükleer yakıt , yakıtın kendisine veya yapısal, nötron düzenleyici veya nötron yansıtan malzemelerle karıştırılmış yakıt malzemesinden oluşan fiziksel nesnelere (örneğin yakıt çubuklarından oluşan demetler ) atıfta bulunabilir .
Çoğu nükleer yakıt , nükleer fisyon yapabilen ağır bölünebilir elementler içerir . Bu yakıtlara nötronlar çarptığında, parçalandıklarında sırayla nötron yayabilirler. Bu, bir nükleer reaktörde kontrollü bir oranda veya bir nükleer silahta çok hızlı kontrolsüz bir hızda enerji salan kendi kendini idame ettiren bir zincirleme reaksiyonu mümkün kılar .
En yaygın bölünebilir nükleer yakıtlar, uranyum-235 ( 235 U) ve plütonyum-239'dur ( 239 Pu). Nükleer yakıtın madenciliği, rafine edilmesi, arıtılması, kullanılması ve nihai olarak elden çıkarılması eylemleri birlikte nükleer yakıt döngüsünü oluşturur . Her tür nükleer yakıt, nükleer fisyondan güç oluşturmaz. Plütonyum-238 ve diğer bazı unsurlar tarafından nükleer enerji az miktarda üretmek için kullanılır radyoaktif çürüme içinde radyoizotop termoelektrik jeneratörler ve diğer türleri atom pilleri . Ayrıca trityum ( 3 H) gibi hafif nüklidler nükleer füzyon için yakıt olarak kullanılabilir . Nükleer yakıt, tüm pratik yakıt kaynakları arasında en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir.
fisyon
İnsanlar tarafından kullanılan en yaygın nükleer yakıt türü, bir nükleer fisyon reaktöründe nükleer fisyon zincir reaksiyonlarına girmek için yapılabilen ağır bölünebilir elementlerdir ; nükleer yakıt , belki yapısal, nötron düzenleyici veya nötron yansıtan malzemelerle karıştırılmış yakıt malzemesinden oluşan malzemeye veya fiziksel nesnelere (örneğin yakıt çubuklarından oluşan yakıt demetleri ) atıfta bulunabilir .
Füzyon
Nükleer füzyon süreciyle enerji üreten yakıtlar , şu anda insanlar tarafından kullanılmamaktadır, ancak yıldızlar için ana yakıt kaynağıdır . Füzyon yakıtları, hidrojen gibi kolayca birleşecek hafif elementler olma eğilimindedir . Tüm malzemelerin plazmaya dönüşeceği ve çekirdeklerin elektrik yükü nedeniyle itilmeden önce çarpışmasına ve birbirine yapışmasına izin verecek kadar yüksek bir sıcaklık yükselterek füzyonu başlatmak için enerji gereklidir. Bu işleme füzyon denir ve enerji verebilir.
Nükleer füzyona uğrayan yıldızlarda yakıt , bir proton veya nötron emilmesiyle enerji salabilen atom çekirdeklerinden oluşur . Çoğu yıldızda yakıt, proton-proton zincir reaksiyonu veya CNO döngüsü yoluyla helyum oluşturmak üzere birleşebilen hidrojen tarafından sağlanır . Hidrojen yakıtı tükendiğinde, nükleer bağlanma enerjisindeki daha küçük fark nedeniyle açığa çıkan net enerji daha düşük olmasına rağmen, nükleer füzyon giderek daha ağır elementlerle devam edebilir. Bir kez , demir-56 ya da nikel-56 çekirdek üretilir, bu en yüksek nükleer bağlayıcı enerjilere sahip olduğu, başka bir enerji nükleer füzyon ile elde edilebilir. Elemanlar daha sonra kaynaştıklarında enerji vermek yerine enerji tüketirler. Bu nedenle füzyon durur ve yıldız ölür. İnsanlar tarafından yapılan girişimlerde, füzyon yalnızca hidrojen (2 ve 3 izotopu) ile helyum-4 oluşturmak için gerçekleştirilir, çünkü bu reaksiyon en net enerjiyi verir. Elektrik hapsi ( ITER ), atalet hapsi (lazer ile ısıtma) ve güçlü elektrik akımları ile ısıtma kullanılan popüler yöntemlerdir. .
- Alkol yakıtı
- Alternatif yakıtlar
- Amonyak
- Elektrik pili
- Bitüm bazlı yakıt
- biyoyakıtlar
- Sıkıştırılmış doğal gaz
- kriyojenik yakıt
- Dizel
- emülsifiye yakıt
- Fosil yakıttan çıkış
- Yakıt kartı
- Yakıt hücresi
- Yakıt kabı
- Yakıt yönetim sistemleri
- Akaryakıt
- Yakıt yoksulluğu
- Benzin istasyonu
- hidrojen ekonomisi
- Hidrojen yakıtı
- hipergolik yakıt
- Sıvı yakıtlar
- Enerji konularının listesi
- Düşük karbon ekonomisi
- Deniz yakıt yönetimi
- itici
- Geri dönüştürülmüş yakıt
- Katı yakıt
- Dünya enerji kaynakları ve tüketimi
Dipnotlar
Referanslar
daha fazla okuma
|Wikimedia Commons, Yakıtlar ile ilgili medyaya sahiptir .|
- "Yeni binek otomobillerin pazarlanmasıyla ilgili olarak yakıt ekonomisi ve CO2 emisyonları hakkında tüketici bilgilerinin mevcudiyetine ilişkin 13 Aralık 1999 tarihli Avrupa Parlamentosu ve konseyinin 1999/94/EC sayılı Direktifi" (PDF) . (140KB) .
- 80/1268/EEC sayılı Konsey Direktifi Motorlu araçların yakıt tüketimi .